基于有机场效应晶体管的非挥发性存储器研究进展

由于易于集成, 基于有机场效应晶体管的非挥发性存储器件在低成本、轻便、柔性存储领域具有广泛的应用前景. 本文综述了浮栅型、有机电介体型和铁电型以及其他一些特殊结构的有机场效应晶体管存储器的最新研究进展, 并对目前所存在的主要问题进行了讨论.     

噻吩醌式类分子在n型有机场效应晶体管中的应用

高迁移率的n型有机半导体的缺乏已经成为制约有机场效应晶体管发展的瓶颈之一.噻吩醌式类分子因其具有低的LUMO能级,强的分子间相互作用呈现了高的电子迁移率,成为了有机场效应晶体管领域的研究热点.本文对噻吩醌式n型有机半导体在有机晶体管中的应用进行了总结,对其结构和性能的关系进行了归纳,并对噻吩醌式分子的应用前景进行了展望.     

高迁移率聚合物半导体材料

作为有机场效应晶体管的重要组成部分,有机半导体材料对器件性能有着重要的影响.相对于小分子半导体材料而言,聚合物半导体材料因其具有更容易溶液加工、适用于室温制备等优势,得到了研究者的广泛关注和研究.从20世纪70年代至今,聚合物半导体材料及其光电器件均得到了突飞猛进的发展.经过研究者们的不断探索创新,各种结构新颖的聚合物半导体材料层出不穷,器件制备工艺也不断优化改进,使得聚合物场效应晶体管的载流子迁移率从早期的10–5 cm2 V–1 s–1提升到了如今的36.3 cm2 V–1 s–1,在聚合物场效应材料分子结构的设计合成方面积累了丰富的经验,同时其内在电荷传输机理也随着材料和器件性能的提高不断明朗.本文以分子结构作为切入点,分别从p型、n型及双极性3种载流子传输类型方面对近5年报道的高迁移率聚合物半导体材料进行了系统的总结与归纳,同时还简要分析了聚合物半导体材料中的电荷传输机制及优化方法,希望对研究者进一步设计和合成更高性能的聚合物半导体材料及器件构筑起到一定的指导作用.     

后摩尔时代晶体管：新兴材料与尺寸极限

在后摩尔时代，大规模半导体集成电路对功耗和集成密度的要求使得晶体管器件的开发需要在“材料、制程、结构”三个维度同步推进。文章详细梳理了近年来涌现的新兴低维半导体材料及异质结构，包括碳纳米管、过渡族金属硫属化合物、黑磷、碲烯和一维/二维范德华异质结等，并对其电学物理特性进行了深入的讨论，同时总结了这些材料在14 nm工艺节点以下超短沟道晶体管和新结构晶体管器件方面的最新进展，最后从材料角度对半导体逻辑器件的进一步发展指出方向。     

静电纺丝制备光电功能聚合物纳米纤维及其应用

随着器件小型化的需要以及分子器件的发展,基于纳米及亚微米尺度的分子材料近十年来备受关注.一维纳米结构具有本征各向异性,有利于电荷传输,是研究电子传输行为的理想体系.通过静电纺丝能够快速大量地制备聚合物纳米纤维,其孔隙率高、比表面积大,是当前一条行之有效的、重要的制备光电功能聚合物一维纳米结构的路线.本文详细阐述了通过静电纺丝技术制备光电功能聚合物纳米纤维及其在有机场效应晶体管、气体传感器和电化学传感电极等方面的应用研究进展,并进一步提出了该领域的研究前景及尚待解决的问题,同时扼要介绍了模板法、自组装法和蘸笔印刷等其他常用的制备光电功能聚合物纳米纤维的方法.     

评《压电电子学与压电光电子学》

随着集成电路的集成度越来越高, 晶体管的尺寸越来越小, 特别是当器件中最小线宽趋于10 nm时, 将会出现一系列由量子效应引起的新的效应. 另外从工艺上讲, 器件线宽越小, 大规模工业化市场的成本将大幅增加. 因此终究有一天摩尔定律会遇到瓶颈甚至失效. 人们已经在探讨摩尔定律以后的电子学将向什么方向发展, 并把希望寄托在纳米电子学上, 认为由纳米科学发现的一些新材料, 如碳纳米管、石墨烯、半导体量子点、量子线等是最有可能的下一代微电子学的基础材料. 由它们制成的微电子器件工作原理已经不再是经典的输运理论, 而是需要考虑量子力学效应, 以及由此而产生的介观输运理论, 甚至量子波导理论. 目前由这些材料制成的单个晶体管已经显示出优越的性能, 但关键的障碍在于集成, 还找不到一种能与目前大规模集成电路相比拟的方法来集成纳米晶体管.     

量子点与分子器件中的近藤效应

近藤效应是低温凝聚态物理研究的重要领域, 指的是低温下稀磁合金电阻随温度降低而反常增加的多体现象. 在量子点系统中, 其表现为低温下电导随温度降低而升高. 本文重点描述了量子点系统中平衡近藤效应、非平衡近藤效应, 以及当单态与三重态发生简并时含有偶数个电子的量子点产生的近藤效应的基本特征和物理原理. 并指出基于有机材料的单原子/单分子晶体管为近藤效应的研究提供了全新的途径.     

超导晶体管

美Sandia国家实验室和威斯康星大学的科学家和工程师们通力合作,已研制出一种由新的高温超导材料制成的晶体管,命名为超导磁通流晶体管(SFFT)。 SFFT超导晶体管是完全由新的高温超导材料制成的第一代超导晶体管,它是由以铊为基的薄膜型高温超导材料——铊-钙-钡-铜-氧制成,试验表明,这种超导材料效果极佳,在125K以下失去电阻,具有较高的临界电流,且能容易地加工成各种元件。     

磁性半导体

半导体材料是人们对其微观结构和宏观性质都研究得比较深入的一类材料.三十多年来,每种新的半导体材料的出现,常常伴随着新器件的发明和应用.比如,锗材料的研究及其制备工艺的成熟,促成了晶体管的发明和半导体工业的出现,硅材料的研究导致了晶体管制造工艺的改进和集成电路的问世;砷化镓材料的研究,则又伴随着体效应器件及半导体激光器的诞生,目前,在半导体领域中又有哪些材料值得注意呢?下面的三篇短文对其中的三种作了简要的介绍.     

后摩尔时代晶体管：新兴材料与尺寸极限

在后摩尔时代,大规模半导体集成电路对功耗和集成密度的要求使得晶体管器件的开发需要在"材料、制程、结构"三个维度同步推进。文章详细梳理了近年来涌现的新兴低维半导体材料及异质结构,包括碳纳米管、过渡族金属硫属化合物、黑磷、碲烯和一维/二维范德华异质结等,并对其电学物理特性进行了深入的讨论,同时总结了这些材料在14nm工艺节点以下超短沟道晶体管和新结构晶体管器件方面的最新进展,最后从材料角度对半导体逻辑器件的进一步发展指出方向。     

抱定志向折万难——华裔女科学家鲍哲南

鲍哲南，女，1970年11月生于南京，美籍华裔学者，现执教于美国斯坦福大学化学工程系。当前主要研究领域涉及能源、有机和高分子半导体材料、传感材料和分子电子器件、纳米电子学等。内容包括有机半导体和晶体管，有机太阳能电池和电子纸，     

晶体管之后又发明了哪些半导体器件?

晶体管问世以后,各种类型的半导体器件相继出现.大量新效应新机理的成功应用,使得半导体器件成为包含许多种类、具有广泛影响的一代电子功能器件,而进入人类生活的舞台.在晶体管发明之后又发明了哪些半导体器件呢?请看下面的介绍.     

垂直氮化镓功率晶体管及其集成电路的发展状况

氮化镓作为第三代宽禁带半导体材料的代表之一,因其优越的性能,例如高电子迁移率、高电子饱和速率、耐高温及高热导率等优点吸引了越来越多的关注.也正是因为这些优点,垂直氮化镓功率晶体管在未来的电力电子领域中具有很大的发展和广泛的应用前景.本文列出了氮化镓材料和其他半导体材料主要的物理参数、氮化镓单晶制备及其外延生长的主要方法,阐述了氮化镓功率器件在目前环境下的优势.针对器件结构,列出了横向器件本身存在的问题和垂直器件的优点,解释了垂直器件为何能够成为未来功率器件的主流结构.在此基础上,详细介绍了氮化镓电流孔径垂直晶体管、垂直氮化镓沟槽金属氧化物半导体场效应晶体管、基于原位氧化物氮化镓夹层的垂直沟槽金属氧化物半导体场效应晶体管和垂直氮化镓鳍式场效应晶体管的结构、工作原理、研究进展及所存在的一些问题,并将文中所提及的垂直氮化镓功率晶体管的性能参数按器件种类和时间顺序进行归纳为未来氮化镓功率晶体管的发展提出了大致的方向.针对集成电路系统,归纳了氮化镓功率器件在驱动芯片方面的特殊要求和关键技术.最后,针对当下的市场环境,列举了垂直氮化镓功率晶体管在中、低压范围内比较热门且发展前景较好的应用场景.     

SOI材料和器件抗辐射加固技术

绝缘体上硅(SOI)技术是一种在硅材料与硅集成电路巨大成功的基础上发展起来的,有独特优势的并且能够突破传统硅集成电路限制的新技术.绝缘埋层(BOX)的存在使得SOI技术从根本上消除了体硅CMOS中的闩锁效应.在同等工艺节点下其单粒子翻转截面较体硅CMOS技术小了1~2个数量级,抗瞬时剂量率的能力也提高了2个数量级以上.这些固有优势使得SOI技术在军事和空间应用中具有举足轻重的地位.然而,在空间和核爆等电离辐射环境下,辐射将会在BOX层中引入大量的陷阱电荷.这些辐射感生的陷阱电荷会导致SOI器件和电路性能的退化,从而严重阻碍和制约了SOI技术在抗辐射加固中的应用.另一方面,SOI器件的寄生三极管放大效应会削弱SOI技术在抗单粒子辐射和瞬态辐射方面的优势,这使得抗辐射SOI器件与电路的加固设计面临着严峻的挑战.本文介绍了SOI器件中3种主要的电离辐射效应并对比了体硅器件和SOI器件辐射效应的差异.针对寄生双极晶体管导致SOI器件单粒子效应和剂量率效应敏感性增强的问题,提出了相应地减弱寄生双极晶体管效应的加固方法.针对SOI器件抗总剂量效应差的问题,分别从材料工艺和器件结构两个层次介绍了SOI器件的总剂量加固技术.     

低维量子材料的研究进展

许多新奇的量子效应可以在一些特殊的材料中被观察或者观测到，这一类材料是量子效应的载体，被称为量子材料。对量子材料的研究正在引领新的技术革命，是多个研究领域的前沿热点方向。由于低维材料中电子与电子之间的关联性和电子明显的限域效应，其中存在着丰富且奇妙的量子效应或者行为。文章主要从材料中的量子效应出发介绍了影响量子材料基本特性的几种机理，并着重介绍了几种低维量子材料(拓扑绝缘体、石墨烯、硅烯、锗烯)的发展历程、发展现状和目前所面临的挑战。     

纳米晶体材料的有效弹性模量与界面效应

纳米晶体材料的很多性质与界面效应有关，从材料的微观结构特点出发，研究界面对材料的有效弹性性质的影响，首先，将纳米晶体材料看作一种两相复合材料，基体是具有不规则原子结构的界面相，夹杂是具有理想晶格的晶粒相，用Mori-Tanaka方法给出了有效模量的表达式，进而用应变梯度弹性理论，通过对纳米晶体材料的代表性胞元的分析，考察了应变梯度对材料变形行为的影响，分析了界面效应影响材料性质的两种微观物理机制，其一是界面相不规则原子结构的软化效应，其二是界面附近边界层存在引起的硬化效应。     

需要寻找新型半导体材料

世界上具有半导体性质的物质的种类非常多,但是已經在半导体技术上得到广泛应用的却只有极少数的几种。是不是說这极少数的几种半导体已经令人非常滿意了呢?不是的。例如制造晶体管时最常使用的锗,它就是一种希有元素,提取起来很是费事。又例如另一种在制造晶体管时大量使用的元素硅,它虽然到处都有,然而提純又很不容易。当然,锗和硅的性能都很好,但是在使用上都有一定的限制。由此可見,为了滿足今后对半导体材料愈来愈广的需要,我們必須侭可能地去探寻一些丰产的、易于提纯的、具有各种特殊性能的半导体材料。     

二维材料的新机遇

<正>随着传统半导体器件微型化达到物理极限，摩尔定律已经走到尽头，传统材料难以满足未来大数据时代日益增长的计算需求。二维材料以其独特的优势，成为有希望取代传统硅基半导体材料的候选者之一。此外，二维材料也展现出了诸如拓扑、强关联、超导等新奇的物理效应，近年来的研究还发现这些新奇物性可以被大范围、精准调控。二维材料已经成为凝聚态物理研究的绝佳平台。     

超微刑晶体管

美国伯克利加州大学的科学家们说，一种新型半导体晶体管可能有助于带来速度明显加快。价格更低的芯片技术。这种晶体管体积非常小，单个计算机芯片的储存量比原来多４００倍。 该大学电气工程和计算机科学教授胡晨明说，这是一项世界新记录，该研究项目得到了美国国防部高级研究计划局的资助，有关名为ＦｉｎＦＥＦ晶体管的技术细节将于１９９９年１２月在华盛顿召开的“国际电子器件大会”上公诸于世。 伯克利加州大学的这一突破改变了晶体管上控制电子装置电流流动的“门”（即交换机）的设计。 以前，这种“门”是一种扁平导体，只控制…     

2.6万亿个晶体管

正近日,某公司推出一款名为WSE二代的超大计算机芯片,它能处理极为复杂的AI(人工智能)问题。WSE二代内部共集成有40万个核心,核心数量是普通4核处理器的10万倍。晶体管是芯片的基础计算单元,晶体管的数量决定芯片的计算能力。WSE二代采用7纳米制程,集成有总共2.6万亿个纳米级晶体管,而今天晶体管数量最多的图形处理器的晶体管数量也不过百亿级别。